FR2556902A1

Method and device for specified rank filtering of a digital signal and application to separable two-dimensional median filtering.

Abstract

LE PROCEDE COMPREND DES OPERATIONS DE TRI ITERATIVES DANS UN ENSEMBLE DE VALEURS QUE PREND LE SIGNAL A FILTRER DE DIMENSION LIMITEE OU ORDRE DE FILTRAGE K, ET SELECTION A CHAQUE PAS D'ITERATION DE LA VALEUR D'UN RANG DONNE, LA VALEUR MEDIANE ETANT UN CAS PARTICULIER. SELON L'INVENTION, CHAQUE OPERATION DE TRI COMPREND UNE PREMIERE PHASE PENDANT LAQUELLE LA VALEUR (FILTRAGE UNIDIMENSIONNEL) LA PLUS ANCIENNE OU K VALEURS LES PLUS ANCIENNES (FILTRAGE BIDIMENSIONNEL) SONT EXTRAITES DUDIT ENSEMBLE; ET UNE SECONDE PHASE PENDANT LAQUELLE UN MEME NOMBRE DE NOUVELLES VALEURS SONT REINTRODUITES DE FACON ORDONNEE. LE DISPOSITIF COMPREND UNE PREMIERE MEMOIRE M, UN MULTIPLEXEUR M ET UN OPERATEUR DE TRI OT COMPOSE DE CELLULES C A C CONNECTEES EN CASCADE ORDONNEE, TOUTES IDENTIQUES: K CELLULES POUR LE FILTRAGE UNIDIRECTIONNEL ET K CELLULES POUR LE FILTRAGE BIDIMENSIONNEL CLASSIQUE ET 2K CELLULES POUR LE FILTRAGE BIDIMENSIONNEL SEPARABLE.

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12 claims: 2 independent, 10 dependent

  1. 1
    REVENDICATIONS 1. Procédé de filtrage de rang déterminé d'un signal numérique constitué d'une suite de valeurs pondérées à filtrer se présentant selon une séquence temporelle, comprenant de façon itérative la sélection d'un premier nombre déterminé de valeurs de la séquence, le tri de ces valeurs de manière à obtenir une suite de valeurs ordonnées selon leurs poids et ia sélection de la valeur de rang déterminé des valeurs ainsi triées, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque itération, dans l'ordre, une première phase pendant laquelle des valeurs les plus anciennes, en nombre égal à un second nombre déterminé inférieur au premier, sont extraites de la sélection de valeurs ordonnées, les valeurs restantes étant conservées ordonnées selon leur poids, et une seconde phase pendant laquelle des nouvelles valeurs à filtrer sont introduites parmi les valeurs restantes, selon les ordres respectifs des poids des nouvelles valeurs et des valeurs restantes, en nombre égal audit second nombre déterminé de manière à obtenir une nouvelle suite de valeurs ordonnées en nombre égal audit premier nombre déterminé 5 et en ce que une nouvelle valeur de rang déterminé du signal numérique à filtrer est obtenu en sélectionnant à l'issue de la seconde phase, la valeur de ce rang déterminé de la nouvelle suite de valeurs ordonnées.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de rang déterminée est la valeur médiane.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend la mémorisation par ordre de poids décroissant de la suite ordonnée de valeurs représentant ladite sélection en nombre égal au premier nombre déterminé par ordre décroissant de poids et la mémorisation de la même suite selon leurs positions dans ladite séquence temporelle ;en ce que la première phase comprend les opérations successives de sélection dans la suite de valeurs mémorisées selon leur position dans ladite séquence temporelle des valeurs les plus anciennes en nombre égal audit second nombre déterminé ;de comparaison de ces valeurs à toutes les valeurs de la suite mémorisée par ordre décroissant de poids, d'élimination des plus anciennes valeurs de cette suite par décalage d'une position vers les poids croissants et de nouvelle mémorisation par ordre de poids décroissants de toutes valeurs de cette suite de poids inférieurs aux poids des valeurs à comparer ;et en ce que la seconde phase comprend les opérations successives de mémorisation selon une séquence temporelle de nouvelles valeurs à trier en nombre égal audit second nombre déterminé pour former une nouvelle suite de valeurs mémorisées suivant leur position dans ladite séquence temporelle, de comparaison de ces nouvelles valeurs à toutes les valeurs de la suite de valeurs mémorisées par ordre de poids décroissants pendant la première phase de décalage d'une position vers les poids décroissants et de nouvelle mémorisation par ordre de poids décroissants de toutes les valeurs de cette suite inférieures en poids auxdits nouvelles valeurs dans la suite de valeurs ordonnées par poids décroissants à des positions laissées vacantes par le décalage, de manière à obtenir une nouvelle suite de valeurs ordonnées par ordre décroissant de poids et de sélection de Ja valeur médiane de cette nouvelle suite de valeur ordonnées.
  4. 4
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal à filtrer présentant des variations fonction d'un seul paramètre, ledit premier nombre déterminé est égal à un nombre entier K impair, le second nombre déterminé égal à l'unité et en ce que ladite -sélection de valeurs à trier en nombre égal audit premier nombre déterminé se présente sous la forme d'une suite unidimensionnelle de valeurs successives de ladite séquence temporelle.
  5. 5
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal à filtrer présentant des variations fonctions de deux paramètres indépendants les valeurs prises par ce signal peuvent être réparties dans un tableau à deux dimensions selon des lignes et des colonnes, ledit premier nombre déterminé est égal à la puissance deux (K ) d'un nombre entier impair K, le second nombre déterminé est égal à ce nombre entier impair K ;et en ce que la sélection de valeurs à trier en nombre égal audit premier nombre déterminé (K ) se présente sous la forme d'un tableau bidimensionnel de valeurs réparties selon des lignes et colonnes successives de manière à former une fenêtre carrée de dimensions (K x K) égales audit nombre entier impair.
  6. 6
    Dispositif de filtrage de rang déterminé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mémorisation (M^), suivant leur position dans ladite séquence temporelle, d'une suite de valeurs égales en nombre audit premier nombre déterminé (K), recevant en entrées la séquence des valeurs à filtrer et générant en sorties, séquentiellement dans i'ordre d'arrivée les valeurs mémorisées, un multiplexeur (MX) comprend un nombre pair d'entrées et une sortie, les entrées du multiplexeur (MX) étant reliées alternativement, aux entrées et sorties des moyens de mémorisation (M^) et une entrée de commande destinée à recevoir des signaux (SHj) d'horloge périodiques commandant la connexion sélective de la sortie avec l'une des entrées selon un cycle régulier d'une période à la suivante de ces signaux d'horloge, un opérateur de tri (OT) constitué de cellules en nombre égal audit premier nombre déterminé (K) toutes identiques et disposées en cascade, communiquant entre-elles par des bus (BLq j à BL^ j^ + p de liaisons bidirectionnelles, d'un bus d'entrée (BE) connecté à la sortie du multiplexeur, d'une part, et, en parallèle, à toutes les cellules (Cj, à C^), d'autre part, un bus de sortie (BS) et un organe de sélection (RS) reliant sélectivement le bus de sortie (BS) à l'une des cellules, des moyens pour générer ledit signal (SH*) d'horloge périodique d'une première fréquence transmis à toutes les cellules et au multiplexeur et un second signal d'horloge périodique (Sb^), d'une seconde fréquence (b^) sous-multiple entière de la première fréquence (Hj), transmis aux moyens de mémorisation (Mj) de manière à commander la génération sur leurs sorties des valeurs mémorisées au rythme de ce second signal d'horloge, des moyens pour générer un signal (SMOD) à deux états positionnant les cellules dans des premier et second modes de fonctionnement ;et en ce que, les cellules étant associées à un rang compris entre l'unité et ledit premier nombre déterminé (K) et ordonnées en cascade suivant ce rang, chaque cellule comprend des moyens de mémorisation (RCL) d'une des valeurs à trier, ces valeurs étant mémorisées par ordre de poids décroissants par rapport aux rangs des cellules de ladite cascade, des premiers moyens de comparaison (Kjp de cette valeur avec les valeurs véhiculées par le bus d'entrée (BE), des seconds moyens de comparaison (Kj 2 ) de la valeur mémorisée dans la cellule de rang immédiatement inférieur (C. ,) transmise par le bus de liaisons (BL- , .) bidirectionnelles avec cette cellule, chaque comparateur générant en sortie des signaux à deux états logiques, le premier état logique indiquant, respectivement, que la valeur mémorisée est inférieure à celle transmise par le bus d'entrée (BE) et que la valeur véhiculée par le bus d'entrée (BE) est inférieure à la valeur mémorisée dans la cellule de rang inférieur (CL p, et le second état logique les conditions inverses ;des moyens (MXp ETj) de transmissions sélectives et conditionnelles aux moyens de mémorisation de la valeur mémorisée dans la cellule de rang immédiatement inférieur ou sur le bus d'entrée pour la cellule de rang égal à l'unité , la valeur véhiculée par le bus d'entrée ou la valeur mémorisée dans la cellule (Gj + j) de rang immédiatement supérieur ou la valeur zéro pour la cellule de rang égal au premier nombre déterminé (K) ;des moyens logiques (LSj) de sélection fonctionnant selon le premier mode pendant ladite première phase et selon le second mode pendant ladite seconde phase, sous la commande des signaux (SMOD) de mode de fonctionnement, générant, dans le premier mode, des signaux de commande positionnant les moyens (ETj, MX.) de transmissions sélectives et conditionnelles, de manière à enregistrer dans les moyens de mémorisation (RC.) la valeur mémorisée dans la cellule de rang immédiatement supérieur (C. + p lorsque le signal généré par les premiers moyens de comparaison (K.p est au premier état logique et, dans le second mode de fonctionnement, des signaux de commande positionnant les moyens (ET., MXp de transmissions sélectives et conditionnelles de manière à enregistrer dans les moyens de mémorisations (RC) la valeur véhiculée par le bus d'entrée (BE) lorsque les signaux générés par les premiers (K.p et second (K.p m °y ens comparaison sont simultanément au premier état logique ;et la valeur mémorisée dans la cellule de rang immédiatement inférieur (C p, lorsque, simultanément le signal généré par les premiers moyens de comparaison (Kj p est au premier état logique et le signal généré par les seconds moyens de comparaison (Kj_p au second état logique ;et des moyens d’interface de sortie (Ap connectant conditionnellement les moyens de mémorisation au bus de sortie.
  7. 7
    Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (RCp de mémorisation de chaque cellule (C.) sont constitués chacun par un registre comportant une entrée de chargement de données, une sortie de lecture de données et une entrée d'horloge destinée à recevoir des signaux d'autorisation du changement des données dans le registre (RCp.
  8. 8
    Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de transmissions sélectives et conditionnelles de chaque cellules (Cp comprennent un multiplexeur (MXp à une sortie connectée aux moyens de mémorisation (RCp et à trois entrées, une première entrée recevant par un bus de liaison (BEjp la valeur mémorisée par la cellule de rang immédiatement inférieure (C. p, un deuxième entrée connectée par un bus de liaison (BEj2, BL.j p au bus d'entrée (BE) commun à toutes les cellules (Cj à C^) et une troisième entrée recevant par un bus de liaison (BE^j BLj j + j) la valeur mémorisée par la cellule de rang immédiatement supérieur (Cj + p ;et à une entrée de commande connectée par un bus de liaison (SCp aux moyens logiques de sélection (LSp, destinée à recevoir un signal à trois états distinctes commandant l'établissement de liaisons sélectives entre la sortie et l'une des trois entrées de donnée et une porte logique de type ET (ETp à deux entrées, une première entrée étant connectée par une liaison simple (Hp à la liaison commune (H^) véhiculant le premier signal d'horloge (SHj) cet une seconde entrée recevant un signal de commande supplémentaire à deux états logiques des moyens logique de sélection (LSp autorisant, dans un premier état logique (1), la transmission dudit signal d'horloge, et une sortie connectée par une liaison simple (HRp à une entrée d'horloge des moyens de mémorisation (RCp autorisant un chargement de donnée et la mémorisation dans ce registre.
  9. 9
    Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les signaux à filtrer sont des signaux de type unidimensionnel ne dépendant que d'un seul paramètre, caractérisé en ce que les premiers moyens de mémorisation (Mj) sont constitués par un seul registre à décalage comprenant en série, un nombre de positions mémoires (Rj à R*,) égal audit premier nombre déterminé (K) ;et en ce qu'il comprend un diviseur de fréquence (DF) connecté en entrée à la liaison (Hj) véhiculant ledit premier signal d'horloge périodique (SHj) et en divisant sa fréquence par deux, et en sortie à entrée d'horloge du registre à décalage (Rj à Rde manière à obtenir une décalage d'une position mémoire chaque deux période du premier signal d'horloge (SHj).
  10. 10
    Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les signaux à filtrer (a.j) sont du type bidimensionnel, dépendant de deux paramètres (i,j) distincts, et les valeurs que prennent ces signaux étant rangées selon des lignes et des colonne d'un tableau, caractérisé en ce que les premiers moyens de mémorisations comprennent des registres à décalages (Rjj à Rf3, R21 a R£2> R 31 à R 33 ) en nombre égal audit premier nombre déterminé (K), chaque registre comprenant, en série, des positions de mémoires en nombre égal à ce premier nombre déterminé (K) ;un premier registre recevant séquentiellement en entrée directement les valeurs à filtrer, et les entrées des autres registres étant toutes connectées, en cascade, aux entrées du registre précédant par l’intermédiaire d’un organe de transmission (Dp D2) présentant un délai de transmission égal à l'intervalle de temps nécessaire pour transmettre au dispositif de filtrage médian toutes les valeurs d'une desdites lignes ;et en ce qu'il comprend un diviseur de fréquence (DF') connecté en entrée à la livraison (H j) véhiculant ledit premier signal d'horloge périodique (SHj) et en divisant sa fréquence dans un rapport égal à deux fois ledit premier nombre déterminé (2 x K), et en sortie à une entrée d'horloge de chacun des registres à décalage (Rjj à Rj 3 , R2j à R23J R31 à R33) de manière à obtenir un décalage d'une position de mémoire lorsque des périodes du premier signal périodique d'horloge (SHj) en nombre égal à deux fois ledit premier nombre déterminé (2K) sont écoulées.
  11. 11
    Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'organe de transmission à délai (Dp D2) est un registre à décalage muni d'un nombre de positions mémoires en série égal au nombre de valeurs d'une desdites lignes.
  12. 12
    Appareil de filtrage médian bidimensionnel séparable, filtrant des signaux de type bidimensionnel dépendant de deux paramètres distinctes (i,j), les valeurs que prennent ces signaux étant rangées suivant des lignes et des colonnes d'un tableau, caractérisé en ce qu’il comprend un premier dispositif (DFML) selon l'une quelconques des revendications 5 à 8 pour le filtrage médian, ligne par ligne, des valeurs à filtrer, et générant des valeurs médianes intermédiaires, un second dispositif de filtrage (DFMC) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 pour le filtrage médian des valeurs médianes intermédiaires générées par le premier dispositif (DFML) ;et en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif de connexion des deux dispositifs de filtrage médian comprenant un multiplexeur (MXLC) comportant un nombre d'entrées égal audit premier nombre prédéterminé (K) et une sortie connectée au bus d'entrée (BE) du second dispositif de filtrage médian (DFMC);une première entrée de multiplexeur (MXLC) étant reliée directement à la sortie du premier dispositif de filtrage médian (DFML) et recevant séquentiellement lesdites valeurs médianes intermédiaires et les autres entrées étant connectées en cascade à une entrée précédente par l'intermédiaire d'un organe de transmission (DLj à DL^ j) présentant un délai de transmission égal à l'intervalle de temps nécessaire pour transmettre à l'appareil de filtrage médian toutes les valeurs d'une desdites lignes ;et un diviseur de fréquence (DF) connecté en entrée à la liaison (Hj) véhiculant ledit premier signal d'horloge périodique (SHj) et en divisant la fréquence par un coefficient égal audit premier nombre déterminé (K) et le transmettant à la liaison (H 2 ) de signal d'horloge périodique du premier dispositif de filtrage médian (DFML) ;le premier signal d'horloge périodique (SHj) étant -en outre transmis à une entrée d'horloge du multiplexeur (MXLC) de manière à relier cycliquement la sortie du multiplexeur à l’une de ses entrées au rythme des variations du premier signal d'horloge (SHj). 1/6